Le fer dans le séléniure de fer : quand l'impureté qui tue la supraconductivité devient son amplificateur express

‹›

Dans le réseau cristallin du séléniure de fer, les atomes de fer et de sélénium alternent comme des briques dans un mur. Mais parfois, des atomes de fer supplémentaires s'infiltrent dans les interstices — tels des invités indésirables qui se faufilent entre les briques. À peine 3 % de ces « invités » suffisent pour que la supraconductivité disparaisse : le matériau cesse de conduire le courant sans résistance. Dans cette nouvelle étude, les chercheurs ont cultivé un cristal contenant 11 % de fer en excès — trois fois la dose « mortelle ». Et il est tout de même devenu supraconducteur, avec une température de transition de 30,4 K — supérieure à celle de nombreux autres supraconducteurs à base de fer.

Le secret réside dans la méthode de synthèse. Habituellement, ces cristaux sont obtenus à haute température, lorsque les atomes ont le temps de prendre les positions les plus confortables — comme des passagers qui s'installent dans les sièges d'un bus vide. Ici, on a utilisé un échange ionique hydrothermal : une solution sous pression extrait certains atomes et en insère d'autres, sans laisser le réseau « se détendre ». Résultat : l'excès de fer se retrouve piégé dans des positions inhabituelles, impossibles à l'équilibre. C'est comme si l'on forçait les passagers à rester debout dans l'allée, alors que des sièges libres existent.

Sous une compression supplémentaire, un ordre magnétique apparaît dans le cristal, que l'on n'avait observé auparavant que dans le FeSe pur sous pression. Il s'avère donc que l'excès de fer ne gêne pas, mais aide à « activer » de nouveaux états de la matière. Les auteurs estiment que la synthèse hors équilibre ouvre la voie à des matériaux aux propriétés inaccessibles dans des conditions normales — comme si nous apprenions à construire des bâtiments non pas selon un plan standard, mais en assemblant des blocs prêts à l'emploi dans un ordre arbitraire.